(57)【要約】【課題】  位相差方式の焦点検出を行うカメラにおいて、経時変化の影響を受けない高精度で速度の速い焦点検出を行うことができるカメラの提供。【解決手段】  撮影レンズ２からの被写体光をメインミラー３で２つに分割し、分割された一方の光の一部をコントラストＡＦ用の撮像素子８に入射させ、分割された他方の光の一部を位相差式ＡＦ用の焦点検出装置６１に導きそれに設けられたＡＦセンサに入射させる。そして、撮像素子８から出力されるコントラスト方式用の撮像データと、焦点検出装置６１から出力される位相差方式用の撮像データとを同期して取得し、それらのデータから得られた最大コントラスト評価値の変化とデフォーカス量とに基づいて位相差方式の焦点検出を補正する。その結果、対象被写体の不一致による誤補正の無い高精度な位相差方式焦点検出を行うことができる。【選択図】        図４
2006146031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズを通過した被写体光を第１の光および第２の光に分割する光分割手段と、
前記第１の光による被写体像を検出する第１の撮像素子と、
前記第１の撮像素子の出力信号に基づいてコントラスト評価値を算出するコントラスト評価値演算手段と、
前記コントラスト評価値に基づくコントラスト方式の焦点調節を行う第１の制御手段と、
前記第２の光による被写体像を検出する第２の撮像素子と、
前記第２の撮像素子の出力信号に基づいて位相差方式により焦点検出値を算出する焦点検出値演算手段と、
前記コントラスト評価値に基づく焦点調節時に前記第１の撮像素子の検出と同期して前記第２の撮像素子による同期検出を行い、前記同期検出時の前記第２の撮像素子の出力信号に基づく前記焦点検出値演算手段の算出結果に基づいて、前記焦点検出値を補正するための補正データを算出する補正データ算出手段と、
前記補正データを記憶するメモリと、
前記メモリに記憶された補正データにより前記焦点検出値を補正し、その補正された焦点検出値に基づいて焦点調節を行う第２の制御手段とを備えたことを特徴とするカメラ。
【請求項２】
請求項１に記載のカメラにおいて、
前記同期検出は撮影指示により行われ、撮影指示毎に前記補正データ算出手段による補正データの算出を行うことを特徴とするカメラ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のカメラにおいて、
前記第１の撮像素子に画像記録用撮像手段の撮像素子を用いたことを特徴とするカメラ。
【請求項４】
請求項１または２に記載のカメラにおいて、
前記第１の撮像素子および前記第２の撮像素子は、各々の受光部を画像記録用撮像手段の撮像面と光学的に共役な面へ投影させたときの受光部投影像における画素ピッチが互いに異なるものであって、
前記受光部投影像における画素ピッチが小さい方の撮像素子から前記同期検出時に出力される出力信号により算出されるコントラスト評価値に基づいて、前記メモリに記憶された補正データの書き換えを行うか否かの判断をする判断手段を備えたことを特徴とするカメラ。
【請求項５】
請求項４に記載のカメラにおいて、
前記受光部投影像における画素ピッチが小さい方の撮像素子から前記同期検出時に出力される出力信号の高周波成分を抽出して、前記高周波成分のコントラスト評価値を算出する高周波コントラスト演算手段を備え、
前記判断手段は、前記高周波コントラスト演算手段で算出されたコントラスト評価値が所定基準値よりも大きい場合に、前記メモリに記憶された補正データを書き換えないと判断することを特徴とするカメラ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のカメラにおいて、
前記第１の光が導かれ、被写体像を観察する観察光学系を備え、
前記観察光学系の少なくとも一部を介して導かれた前記第１の光の一部を前記第１の撮像素子によって検出することを特徴とするカメラ。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載のカメラにおいて、
前記第１の撮像素子で得られた被写体像を表示する表示手段を備えることを特徴とするカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相差方式およびコントラスト方式で焦点検出を行うカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、位相差方式焦点検出センサのような測距センサと、コントラスト方式の焦点検出センサとの両方を備えたハイブリッドＡＦ方式のカメラが提案されている（例えば、特許文献１参照）。位相差方式の焦点検出は検出速度が速く、一方、コントラスト方式の焦点検出は検出精度が高いという特徴を有している。そのため、ハイブリッドＡＦ方式とすることによって、検出速度が速くかつ精度の高いカメラを実現することができる。
【０００３】
さらに、測距センサの経時変化を、コントラスト方式の焦点合わせの結果を用いて補正する案が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２２７９９６号公報
【特許文献２】特開２００３−２７９８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献２の経時変化を補正する方法では、補正に用いるコントラスト方式の画像取得タイミングが位相差方式の画像取得タイミングと異なるため、補正が正確に行われないおそれがあった。また、そのような状況を排除しようとすると、被写体に対する制約が厳しくなり補正のチャンスが得られにくいという欠点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明によるカメラは、撮影レンズを通過した被写体光を第１の光および第２の光に分割する光分割手段と、第１の光による被写体像を検出する第１の撮像素子と、第１の撮像素子の出力信号に基づいてコントラスト評価値を算出するコントラスト評価値演算手段と、コントラスト評価値に基づくコントラスト方式の焦点調節を行う第１の制御手段と、第２の光による被写体像を検出する第２の撮像素子と、第２の撮像素子の出力信号に基づいて位相差方式により焦点検出値を算出する焦点検出値演算手段と、コントラスト評価値に基づく焦点調節時に第１の撮像素子の検出と同期して第２の撮像素子による同期検出を行い、同期検出時の第２の撮像素子の出力信号に基づく焦点検出値演算手段の算出結果に基づいて、焦点検出値を補正するための補正データを算出する補正データ算出手段と、補正データを記憶するメモリと、メモリに記憶された補正データにより焦点検出値を補正し、その補正された焦点検出値に基づいて焦点調節を行う第２の制御手段とを備えたものである。
請求項２は、請求項１に記載のカメラにおいて、同期検出は撮影指示により行われ、撮影指示毎に補正データ算出手段による補正データの算出を行うものである。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載のカメラにおいて、第１の撮像素子に画像記録用撮像手段の撮像素子を用いたものである。
請求項４の発明は、請求項１または２に記載のカメラにおいて、第１の撮像素子および前記第２の撮像素子は、各々の受光部を画像記録用撮像手段の撮像面と光学的に共役な面へ投影させたときの受光部投影像における画素ピッチが互いに異なるものであって、受光部投影像における画素ピッチが小さい方の撮像素子から同期検出時に出力される出力信号により算出されるコントラスト評価値に基づいて、前記メモリに記憶された補正データの書き換えを行うか否かの判断をする判断手段を備えたものである。
請求項５の発明は、請求項４に記載のカメラにおいて、受光部投影像における画素ピッチが小さい方の撮像素子から同期検出時に出力される出力信号の高周波成分を抽出して、高周波成分のコントラスト評価値を算出する高周波コントラスト演算手段を備え、判断手段は、高周波コントラスト演算手段で算出されたコントラスト評価値が所定基準値よりも大きい場合に、メモリに記憶された補正データを書き換えないと判断する。
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載のカメラにおいて、第１の光が導かれ、被写体像を観察する観察光学系を備え、観察光学系の少なくとも一部を介して導かれた第１の光の一部を第１の撮像素子によって検出するものである。
請求項７の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載のカメラにおいて、第１の撮像素子で得られた被写体像を表示する表示手段を備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、コントラスト評価値に基づく焦点調節時に第１の撮像素子の検出と同期して第２の撮像素子による同期検出を行い、同期検出時の第２の撮像素子の出力信号に基づく補正データで位相差方式による焦点検出値を補正するようにしたので、高精度な位相差方式焦点検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明によるカメラの一実施の形態を示す図であり、一眼レフレックス方式デジタルスチルカメラ１の焦点検出関係の概略構成を示す図である。被写体光束を撮像素子５の撮像面上に結像する撮影レンズ２は、焦点位置の調節を行うフォーカスレンズ（不図示）を備えている。
【０００９】
撮影レンズ２および絞り１１を通過した被写体光束は、メインミラー３によってファインダスクリーン４方向に反射される。ファインダスクリーン４は被写体像が結像される撮影用撮像素子５と光学的に共役な位置に配設されており、ファインダスクリーン４上には被写体像が結像される。カメラがレリーズ操作されるとメインミラー３が上方に跳ね上げられ、撮影レンズ２を通過した光束は開状態のシャッタ１０を介して撮像素子５上に結像する。なお、撮像素子５には、ＣＣＤ撮像素子、ＭＯＳ型撮像素子、ＣＩＤなどが用いられる。
【００１０】
ファインダスクリーン４を透過した光束Ｌはペンタプリズム６のダハ面６ａで反射されて、ペンタプリズム６の面６ｂに到達する。本実施の形態では、ペンタプリズム６の面６ｂには反射型回折格子であるホログラム７が貼り付けられており、そのホログラム７の背面側には銀蒸着した反射板１２が密着して設けられている。図１では、判りやすいようにホログラム７および反射板１２を面６ｂから離して図示したが、実際には面６ｂに密着して設けられている。反射板１２は、被写体光束をファインダ接眼レンズ９へと反射する第３反射面を構成している。
【００１１】
ところで、従来のペンタプリズムでは第３反射面を構成する面６ｂは銀蒸着され、面６ｂに入射した光束はファインダ接眼レンズ９へと反射される。一方、本実施の形態のペンタプリズム６では面６ｂに到達した光束Ｌは、面６ｂを通過してホログラム７に入射する。ホログラム７は、所定波長の光Ｌ１が所定方向に導かれるように回折し、かつ、光束Ｌ１を結像する結像作用を有している。撮像素子８は、ホログラム７により結像される被写体像の結像位置に配設されている。すなわち、光束Ｌの一部（所定波長の光）Ｌ１はホログラム７の回折作用によって撮像素子８方向に導かれ、その撮像面に被写体像を結像する。また、所定波長以外の波長を有する光Ｌ２はホログラム７を透過し、第３反射面である反射板１２によりファインダ接眼レンズ９方向へと反射される。
【００１２】
撮像素子８には、エリア型のＣＣＤ撮像素子やＣＭＯＳ素子などが用いられる。撮像素子８の受光面（撮像面）はファインダスクリーン４のスクリーン面と光学的に共役になっており、結像倍率は異なるが、撮像素子５に結像される被写体像と共役な被写体像が撮像面に投影される。なお、図１では図示を省略したが、ファインダー光学系には、ファインダスクリーン４の散乱光をペンタプリズム６を介して受光するＡＥ用測光素子１５（図５参照）も設けられている。
【００１３】
メインミラー３の中央部はハーフミラーで構成されており、そのハーフミラー部分の裏面側にはサブミラー６０が設けられている。サブミラー６０は、メインミラー３のハーフミラー部分を透過した光束を反射してカメラ底部に設けられた焦点検出装置６１に導く。焦点検出装置６１の詳細は後述するが、この焦点検出装置６１の検出データを利用して位相差方式による焦点検出が行われる。後述するように、本実施の形態のカメラでは、焦点検出装置６１の検出データによる位相差方式焦点検出とともに、上述した撮像素子８の撮像データによるコントラスト方式焦点検出の両方を利用してＡＦ動作を行うようにしている。
【００１４】
図２は焦点検出装置６１の構成を示す斜視図である。焦点検出装置６１は、視野マスク６２、フィールドレンズ６３、セパレータレンズ６４、およびＡＦセンサ６５を備えている。このカメラ１の場合には、被写界中央に一つのＡＦエリアを有しており、ＡＦセンサ６５はこのＡＦエリアに対応して一対のラインセンサ６５ａ，６５ｂを備えている。
【００１５】
視野マスク６２の中央には、ＡＦエリアに対応した視野絞りとして矩形状開口６２ａが形成されている。開口６２ａを通過した光束は、水平方向に並べて配設されたセパレータレンズ６４ａおよび６４ｂによって２つに分割され、一対のラインセンサ６５ａ，６５ｂ上にそれぞれ結像される。図３は、ラインセンサ６５ａ，６５ｂによる出力信号の一例を示す図であり、横軸はラインセンサの画素番号（すなわち、画素の位置）で、縦軸は出力信号レベルである。各ラインセンサ６５ａ，６５ｂ上に結像された一対の被写体像は、撮影レンズ２が一次結像面よりも前（被写体側）に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる前ピン状態では互いに近づき、逆に一次結像面よりも後に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる後ピン状態では互いに遠ざかる。
【００１６】
そして、ラインセンサ６５ａ，６５ｂ上に結像された被写体像が所定の間隔となったときに、被写体の鮮鋭像が一次結像面に位置する。この被写体像の間隔を求めることでデフォーカス量を求める。すなわち、この被写体像をラインセンサ６５ａ，６５ｂで光電変換して電気信号に換え、これらの信号を演算処理して一対の被写体像の相対距離を求めることにより、撮影レンズ２により鮮鋭な像が形成される位置が一次結像面に対してどの方向にどれだけ離れているかを求める。このときのデフォーカス量が撮影レンズ２の焦点調節状態を表す指標として用いられる。
【００１７】
ところで、経時変化等により、例えばセパレータレンズ６４ａ，６４ｂに位置ズレなどの変化が生じると、上述した演算によるデフォーカス量と実際のデフォーカス量とが異なってしまう場合があった。後述するように、本実施の形態では、上述した撮像素子８の撮像データを利用して上記演算によるデフォーカス量を補正することにより、正確なデフォーカス量を求めるようにしている。なお、上述した一次結像面は、撮影用の撮像素子５と光学的に等価な位置に一致するように構成されている。
【００１８】
図４は、図１に示したカメラ１の制御系を説明するブロック図である。信号処理回路２１は、撮影用撮像素子５から読み出されたアナログ画像信号に対してゲイン調整や雑音除去などの処理を行った後にＡ／Ｄ変換を行い、さらにホワイトバランス調整、輪郭補償、ガンマ補正などの処理を行う。圧縮伸長回路２２は、画像データを所定の圧縮形式（例えば、ＪＰＥＧ方式）により原画像の圧縮と圧縮画像の伸長を行う。
【００１９】
バッファーメモリ２３は、撮像後の原画像データおよび圧縮後の画像データを一時的に記憶するメモリであり、ＳＲＡＭ、ＶＲＡＭ、ＳＤＲＡＭなどを用いることができる。メモリカード２４は画像を記録するための着脱可能な記録媒体であり、フラッシュメモリなどを用いることができる。シャッタ駆動装置２５はアクチュエータによりシャッタ１０の開閉を行い、絞り駆動装置２６はアクチュエータにより絞り１１の開閉を行う。また、レンズ駆動装置２７はアクチュエータにより撮影レンズ２のフォーカスレンズを駆動する。
【００２０】
信号処理回路３１はコントラストＡＦ用の撮像素子８に関する信号処理回路であって、撮像素子８から読み出されたアナログ画像信号に対してゲイン調整や雑音除去などの処理を行った後にＡ／Ｄ変換を行う。処理後の信号はコントローラ２８に入力され、一旦バッファーメモリ２３に格納される。
【００２１】
コントローラ２８は、マイクロコンピュータとＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータなどの周辺部品を備え、焦点調節制御、露出制御、閃光発光制御、撮像制御などを行う。コントローラ２８は、撮像素子８の出力信号に関するバンドパスフィルタ３２、積算回路３３およびＡＦ制御回路３４を備えている。また、コントローラ２８には、シャッタボタン（不図示）の半押し時にオンする半押しスイッチ２９と、シャッタボタンの全押し時にオンするレリーズスイッチ３０などが接続されている。
【００２２】
信号処理回路３１からバッファーメモリ２３に記憶された画像データのうち、焦点検出用のデータすなわちＡＦエリア内のデータがバッファーメモリ２３から読み出され、バンドパスフィルタ３２に入力される。バンドパスフィルタ３２では、焦点検出用の画像データが有する空間周波数から所定の高周波成分が抽出される。積算回路３３では、抽出された高周波成分の絶対値に関して積算が行われる。この積算値は、焦点調節の際のコントラスト評価値として使用される。
【００２３】
図５は、撮影レンズ２に設けられたフォーカスレンズ（不図示）の位置とコントラスト評価値との関係を示す図である。図５において、横軸はフォーカスレンズの位置を表し、縦軸はコントラスト評価値を表している。コントラスト評価値が最大となるレンズ位置Ｐは、フォーカスレンズの合焦位置に対応している。図４に示すＡＦ制御回路３４は、積算回路３２で算出されたコントラスト評価値が最大となるように、すなわち、撮像素子８により撮像された被写体像のエッジのボケをなくしてコントラストが最大となるように、レンズ駆動装置２７を制御してフォーカスレンズを光軸方向に移動させる。
【００２４】
このようなＡＦ制御は、一般的に「コントラスト方式」によるＡＦ動作と呼ばれている。コントラスト方式による合焦動作では、撮影データを取り込んでコントラスト評価値を算出し、その算出値を直前の算出値と比較しながらコントラスト評価値が最大となるレンズ位置を検出するため、合焦速度が遅いという欠点を有している。その一方で、より高精度な合焦を行わせることができるという利点を有している。
【００２５】
なお、上述したようにバンドパスフィルタ３２を通した後に積算をして評価値としたが、窓関数フーリエ変換や、ウェーブレット変換などで局所的な周波数成分を算出して評価値としても良い。
【００２６】
図４のＡＦ制御回路３４は、フォーカスレンズを図５の至近方向に駆動する間にコントラスト評価値が増加から減少に転じたならば、フォーカスレンズを∞（無限遠）方向に駆動する。逆に、フォーカスレンズを∞方向に駆動する間にコントラスト評価値が増加から減少に転じたならば、フォーカスレンズを至近方向に駆動する。このような制御を行うことによって、図５に示すようなコントラスト評価値が最大となるレンズ位置Ｐを検出する。
【００２７】
コントラスト評価値が最大となるレンズ位置を検出する動作において、例えば、はじめから充分に細かい駆動距離間隔で撮像データを取り込んでおけば、コントラスト評価値が最大となるレンズ位置を一度通り過ぎたならば、最大となるレンズ位置にフォーカスレンズを戻して停止するだけで良い。また、無限遠方向および至近方向へと駆動方向を折り返す動作を繰り返すような場合には、駆動方向を折り返す度に撮像データを取り込む駆動距離間隔をより細かくし、所定の間隔で駆動した際にコントラスト値が最大となるレンズ位置にフォーカスレンズを戻して停止する方法もある。さらに、撮像データを断続的に取り込みながらフォーカスレンズを駆動する動作を所定駆動範囲だけ行った後に、その間に得られた出力データに基づくコントラスト評価値から最大となる位置を割り出して、その位置へフォーカスレンズを戻す方法もある。
【００２８】
コントローラ２８には、コントラスト方式によるＡＦ制御を行うＡＦ制御回路３４とは別に、焦点検出装置６１の検出データに基づいて上述した位相差方式によるＡＦ制御を行うＡＦ制御回路６６が設けられている。半押しスイッチ２９がオンされると、コントローラ２８は後述するようなＡＦ動作を行わせる。なお、メモリ７１，補正値メモリ７２およびコントローラ２８に設けられた補正値書き換え回路３５，コントラスト判定回路３６はＡＦ動作の際の補正に関係する構成要素であり、後述する補正動作において説明する。
【００２９】
［カメラのＡＦ動作に関する説明］
本実施の形態のカメラでは、上述したように方式の異なる２つのＡＦ制御回路３４，６６を備えており、これらを併用して合焦動作を行わせることができる。その場合、最初に、位相差方式による合焦動作を焦点検出装置６１の検出結果に基づいて行わせ、次いで、コントラスト方式による高精度な合焦動作を行わせる。
【００３０】
また、併用だけでなく、状況に応じて位相差方式またはコントラスト方式だけでＡＦ動作を行うようにしても良い。例えば、被写体が低輝度の場合には、位相差方式およびコントラスト方式のいずれを用いても焦点検出を行うことができない。そのような場合には、従来の銀塩式一眼レフカメラのように補助光を照射して位相差方式により合焦動作を行わせる。また、動体撮影のように被写体の距離が変化しているときには、焦点検出に時間をかかるコントラスト方式では正確な焦点合わせができないので、このような場合にも位相差方式のみで合焦動作をさせるようにする。
【００３１】
さらに、焦点検出方式を選択を行うための指示手段である入力操作部をカメラに設けて、焦点検出方法をユーザが選択できるようにしても良い。すなわち、位相差方式とコントラスト方式との併用、位相差方式のみ、コントラスト方式のみをユーザが選択できるようにしても良い。例えば、素早い焦点検出を行いたい場合には位相差方式を選択すればよい。
【００３２】
［位相差式焦点検出における補正の説明］
ところで、位相差方式による合焦位置は、コントラスト評価値がピークとなるレンズ位置Ｐと一致することが望まれる。しかし、実際には焦点検出装置６１の組み付け誤差や組み付け後の経時変化等により、演算によるデフォーカス量と実際のデフォーカス量との間に乖離が生じて、レンズ位置はピーク位置Ｐ（図５参照）からずれた位置となってしまう。そこで、本実施の形態では以下に述べるような方法で、焦点検出装置６１の検出データによるデフォーカス量を補正して、コントラスト方式による合焦動作開始位置Ａが常にピーク位置Ｐの近傍となるようにした。
【００３３】
上述したように、コントラスト方式による合焦動作においては、レンズ位置Ａを中心とした所定範囲Ｈのコントラスト評価値をまず一通り算出してからピーク位置Ｐを検出する方法（図７（ａ）参照）や、フォーカスレンズを所定量だけ移動する毎にコントラスト評価値を算出し、レンズ位置Ａからコントラスト評価値が増加する方向にフォーカスレンズを移動させる動作を繰り返し行って、ピーク位置Ｐを検出する方法がある（図７（ｂ）参照）。
【００３４】
いずれの方法においても、フォーカスレンズを所定量移動させる毎に撮像素子８から撮像データを出力させ、各撮像データに対してコントラスト評価値を算出するようにしている。本実施の形態では、コントラスト方式による合焦動作時に、図４の撮像素子８から信号処理装置３１に撮像データを出力するタイミングと同期して、焦点検出装置６１のＡＦセンサ６５（図２参照）から出力される検出データを取得し、その得られた検出データをメモリ７１に記憶する。
【００３５】
ここで、同期するとは、ＣＣＤで構成される撮像素子８およびＡＦセンサ６５の場合、ＣＣＤの電荷蓄積の開始時刻および終了時刻を同じにすることを意味する。なお、同期は必ずしも正確に一致させる必要はなく、また、蓄積開始から終了までの時間が互いに異なっていても実際上問題はない。
【００３６】
このようにして同期して出力される撮像データと検出データとが取得されると、各撮像データ毎にコントラスト評価値が算出されて最大コントラスト評価値が得られる。ＡＦ制御回路６６では、最大コントラスト評価値を与える撮像データと同期して出力された検出データをメモリ７１から読み込み、位相差方式の焦点検出演算を行うことにより、最大コントラスト評価値が得られた時のデフォーカス量が算出される。
【００３７】
例えば、図６（ｂ）に示した方法で合焦動作を行わせた場合、図７（ａ）に示すように、コントラスト方式による合焦動作時の各レンズ位置におけるコントラスト評価値Ｃ１〜Ｃｐが得られる。図７（ｂ）は、撮像データの出力と同期して出力された検出データにより算出されるデフォーカス量を示したものであり、デフォーカス量Ｄ１〜Ｄｐは、各コントラスト評価値Ｃ１〜Ｃｐと同一レンズ位置におけるデフォーカス量を表している。
【００３８】
レンズ位置Ａは位相差方式の合焦動作によるレンズ駆動位置（合焦と判定された位置）であり、レンズ位置Ａにおけるデフォーカス量ＤａはＤａ＝０となっている。合焦動作におけるフォーカスレンズ駆動が順に行われると、Ｃ１、Ｃ２、Ｃｐ、Ｃ３の順にコントラスト評価値が取得され、最終的にはコントラスト評価値が最大であるレンズ位置Ｐにフォーカスレンズが駆動される。ＡＦ制御回路６６は、最大コントラスト評価値Ｃｐを与える撮像データと同期して出力された検出データに基づいて、レンズ位置Ｐにおけるデフォーカス量Ｄｐを算出する。
【００３９】
図７（ａ），（ｂ）に示す例では、焦点検出装置６１に経時変化等があるため、フォーカスレンズがレンズ位置Ｐにあるとき、本来はＤｐ＝０であるべきデフォーカス量がＤｐ≠０となっている。図８の曲線Ｌは本来のレンズ位置とデフォーカス量Ｄとの関係の一例示したものであり、曲線Ｌ’は経時変化等があった場合のレンズ位置とデフォーカス量Ｄとの関係を示している。図８に示す例では、曲線Ｌ’は曲線Ｌを図示右方向にずらしたものである。
【００４０】
本実施の形態における補正（後述する）を行う前の初期設定においては、図８の曲線Ｌに基づいてデフォーカス量が算出される。そのため、図８に示すようにフォーカスレンズがレンズ位置Ｂの時にデフォーカス量を算出すると、本来ＤｂであるべきものがＤｂ’と算出されることになる。このようなデフォーカス量Ｄｂ’が得られた場合、フォーカスレンズを合焦位置に移動するためのレンズ駆動量はレンズ位置Ｂからレンズ位置Ａまでの距離Ｆ（Ｄｂ’）と判定される。その結果、フォーカスレンズは、最大コントラスト評価値Ｃｐが得られるレンズ位置Ｐではなくレンズ位置Ａに駆動されてしまうことになる。
【００４１】
レンズ駆動量Ｆ（Ｄｂ’）は、レンズ位置Ｂから最大コントラスト評価値Ｃｐが得られるレンズ位置Ｐまでのレンズ駆動量Ｆ（Ｄｂ）よりも大きく、次式（１）の関係が成り立つ。本実施の形態では、Ｄｐ’を補正データとして用いる。
Ｆ（Ｄｂ）＝Ｆ（Ｄｂ’）−Ｆ（Ｄｐ’）
≒Ｆ（Ｄｂ’−Ｄｐ’）    …（１）
【００４２】
ＡＦ制御回路６６で算出された補正データＤｐ’は、いったん補正値書き換え回路３５に入力される。補正値書き換え回路３５は、コントラスト判定回路３６の判定結果に従って、補正値メモリ７２内に記憶されている補正データを、算出された補正データＤｐ’によって書き換える。すなわち、補正値メモリ７２は補正データＤｐ’を記憶するメモリであって、補正値書き換え回路３５によって次々と新しい補正データＤｐ’に書き換えられる。
【００４３】
なお、補正データを書き換える場合、時間的に接近した過去数回の補正データを記憶しておいてそれらとの平均値を取るなど、直近の複数回の補正データに基づく補正データで書き換えるようにするのが好ましい。これによって、撮像データや検出データのばらつきの影響を緩和することができる。
【００４４】
位相差方式で合焦動作を行う場合には、焦点検出装置６１からの検出データに基づいてデフォーカス量Ｄ’を算出し、そのときのレンズ駆動量Ｆ（Ｄ’）を算出する。このレンズ駆動量Ｆ（Ｄ’）には焦点検出装置６１の経時変化等による誤差が含まれているので、補正値メモリ７２に記憶されている補正データＤｐ’を用いて式（１）と同様に補正する。すなわち、補正後のレンズ駆動量Ｆ（Ｄ）は、Ｆ（Ｄ）＝Ｆ（Ｄｂ’−Ｄｐ’）≒Ｆ（Ｄ’）−Ｆ（Ｄｐ’）で与えられる。そして、補正されたレンズ駆動量Ｆ（Ｄｂ）を用いて合焦動作を行わせる。その結果、フォーカスレンズは、コントラスト評価値Ｃが最大値Ｃｐとなるレンズ位置Ｐに移動されることになる。
【００４５】
なお、上述した例では、補正データを求める際に、撮像素子８から撮像データが出力される毎に、それに同期して焦点検出装置６１から出力される検出データを取得してメモリ７１に記憶したが、撮像データが所定回数出力される毎に検出データを取得して記憶するようにしても良い。この場合、最大コントラスト評価値Ｃｐを与える撮像データの取得時刻に最も近い取得時刻の検出データＥをメモリ７１から読み出して、その検出データＥに基づくデフォーカス量Ｄｅ’を算出し、そのデフォーカス量Ｄｅ’に対応するレンズ駆動量Ｆ（Ｄｅ’）を算出する（図９参照）。
【００４６】
最大コントラスト評価値Ｃｐを与える撮像データの出力時から検出データＥが出力されるまでのレンズ駆動量Ｆ’は既知であるから、Ｆ’に相当するデフォーカス量Ｄｓが算出され、この場合の補正データは「Ｄｓ＋Ｄｅ’」となり、この値が補正値メモリ７２に書き込まれる。位相差方式による合焦動作の際にデフォーカス量Ｄ’が得られた場合には、補正後のレンズ駆動量Ｆ（Ｄ）は次式（２）で算出される。この場合には、同期して取得される検出データが少なく、メモリの７１に大きな容量を必要としない。
Ｆ（Ｄ）＝Ｆ（Ｄ’−Ｄｓ−Ｄｅ’）
≒Ｆ（Ｄ’）−Ｆ’−Ｆ（Ｄｅ’）    …（２）
【００４７】
なお、上述した補正データの算出は、撮影動作毎に行っても良いし、撮影動作が所定回数行われる毎に行っても良いし、所定時間間隔で行うようにしても良い。
【００４８】
［書き換え判定動作の説明］
次に、コントラスト判定回路３６による補正データの書き換え判定動作について説明する。ここで行う書き換え判定動作では、補正値書き換え回路３５で書き換えを行う際の新しい方の補正データに信頼性があるか否かを判定する。
【００４９】
ところで、コントラスト方式用の撮像素子８は、微細なパターンに対しても焦点検出ができるように光学的に画素が細かいことが望ましい。一方、位相差方式用の撮像素子であるＡＦセンサ６５の場合には、焦点検出のスピードを得るために、画素をある程度大きくして蓄積時間の短縮が図られる。そのため、撮像素子８の受光部およびＡＦセンサ５６の受光部を撮影用撮像素子５の撮像面と光学的に共役な面へ投影して比較した場合、投影像の画素ピッチは一般的にコントラスト方式用撮像素子８の方が画素が細かく設定される。
【００５０】
そのため、撮像素子８の撮像データの高周波成分のコントラスト評価値がかなり大きい場合には、ＡＦセンサ６５で捉えられない微細パターンが存在していることを示している。すなわち、細かい方の撮像素子出力の高周波成分のコントラスト評価値が大きすぎる場合には、他方の撮像素子ではその高周波情報を把握できないので、両者の焦点検出結果に不一致が生じる。その場合には検出結果に信頼性がないと判断し、補正値メモリ７２の補正データの書き換えを行わない。
【００５１】
なお、画素ピッチを比較する場合には、撮像素子８およびＡＦセンサ６５の実際の画素ピッチを比較するのではなくて、撮影用撮像素子５の撮像面と光学的に共役な面上での見かけ上の画素ピッチを比較する。図１に示すように、コントラスト方式用の撮像素子８とファインダースクリーン４とは、その間の光路上にあるホログラム７等を介して光学的に共役な位置関係にある。そのため、撮影用撮像素子５の撮像面と光学的に共役な関係にあるファインダースクリーン４に撮像素子８の受光面を逆投影すると、ファインダースクリーン４上に像が結ばれる。すなわち、ファインダースクリーン４上の投影像が、撮影用撮像素子５の撮像面と光学的に共役な面への投影像となる。
【００５２】
一方、位相差方式用の撮像素子であるＡＦセンサ６５の受光面は、図２に示すようにフィールドレンズ６３やセパレータレンズ６４を介して一次結像面に共役である。したがって、これらの光学要素を介して、一次結像面上にＡＦセンサ６５の受光面の逆投影像が結像されることになる。この一次結像面はサブミラー６０を介して撮像素子５の撮像面と光学的に共役であるので、一次結像面上への逆投影像が、撮像素子５の撮像面と光学的に共役な面への投影像に対応している。
【００５３】
判定を行う際には、最大コントラスト評価値Ｃｐを与える撮像データを図１のバッファメモリ３３から読み込み、バンドパスフィルタ３２によって高周波成分を抽出する。ただし、この場合の高周波成分は、コントラストＡＦ用のコントラスト評価値を算出する際の高周波成分よりもさらに高い高周波側を抽出する。この抽出の基準となる周波数は、撮影用撮像素子５の撮像面と光学的に共役な面に投影されるＡＦセンサ６５および撮像素子８の各画素ピッチを勘案し、ＡＦセンサ６５で検出不可能と思われる高周波成分の下限周波数とする。そして、コントラスト判定回路３７では、抽出された高周波成分のコントラスト評価値を所定の基準値と比較し、基準値よりも大きい場合には信頼性なしと判断し、その判断結果を補正値書き換え回路３５に出力する。
【００５４】
なお、ここでは見かけのピッチが細かい方の撮像素子８の撮像データに含まれる高周波成分だけで信頼性判断を行ったが、ピッチの粗い方の撮像素子であるＡＦセンサ６５の出力によるコントラスト評価値を参照して、相対比較により判定を行っても良い。図１０は、そのような場合のブロック図を示したものであり、メモリ７１に記憶されている検出データをバンドパスフィルタ７３および積算回路７４により処理してコントラスト評価値を算出する。その算出結果はコントラスト比較判定回路３７に入力される。コントラスト比較判定回路３７では、撮像素子８の撮像データによるコントラスト評価値と積算回路７４から出力されたコントラスト評価値との比を算出する。そして、その比が所定値以上であった場合には、上述した判定の場合と同様に信頼性なしと判定判断し、補正値メモリ７２の補正データの書き換えを行わない。
【００５５】
上述した例では、一般的にコントラスト方式用の撮像素子８の方が位相差方式用のＡＦセンサ６５よりも見かけ上の画素ピッチが細かいので、そのような場合について説明したが、逆の関係であっても本発明は適用することができる。その場合にも、より見かけの画素ピッチが細かい方の撮像素子の出力の高周波成分を評価することにより、補正すべきか否かの判定をすることができる。
【００５６】
以上では、画素ピッチが細かい撮像素子８の高周波成分が基準値より大きいか否かで、信頼性の判断をしたが、信頼性判断の基準はこれに限らない。例えば、温度やカメラ姿勢が大きく変化した場合やブレが生じた場合、さらには、動体のように被写体が変化している場合などがあり、これらを信頼性判定に用いても良い。
【００５７】
なお、図１に示したカメラでは、被写体光をメインミラー３で反射して、ファインダ接眼レンズ９を介して被写体像を観察するようにしたが、図１１に示すように撮像素子８で撮像した被写体像をＬＣＤ等の表示装置１００に表示して、その被写体画像を観察するようにしても良い。図１１に示すカメラでは、ファインダスクリーン４（図１参照）が配設される位置に撮像素子８が配設され、撮影レンズ２により撮像素子８の撮像面に被写体像が結像される。撮像素子８から出力された撮像データは処理回路１０１により画像処理され、表示装置１００に被写体画像が表示される。
【００５８】
また、メインミラー３の反射光を撮像素子８に導き、撮像素子８の出力値によりコントラスト評価値を算出したが、例えば、被写体光の一部をハーフミラーや回折格子等を用いて位相差用の焦点検出装置６１に導き、残りの被写体光を撮影用撮像素子５に導くような構成とし、撮影用撮像素子５の出力を用いてコントラスト評価値を算出するようにしても良い。
【００５９】
以上説明したように、本実施の形態のカメラでは以下のような作用効果を奏することができる。
（ａ）コントラスト方式用の撮像データと位相差方式用の検出データとを同期して出力し、それらのデータから最大コントラスト評価値が得られるフォーカスレンズ位置におけるデフォーカス量を求めて、そのデフォーカス量から得られる補正データに基づいて位相差方式合焦動作時のレンズ駆動量を補正する方にしたので、従来のような対象被写体の不一致による誤補正を避けることができ、位相差方式による焦点調節を高精度に行うことができる。
（ｂ）見かけ上の画素ピッチが細かい方の撮像素子の高周波成分のコントラスト評価値が基準値よりも大きい場合には、補正データに信頼性が無いとして補正に用いないようにしているので、画素ピッチが粗い方の撮像素子で捉えられない微細パターンが被写体中に存在することによる誤補正を防止することができる。
【００６０】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、メインミラー３は光分割手段を、撮像素子８は第１の撮像素子を、ＡＦ制御回路３４は第１の制御手段を、ＡＦセンサ６５は第２の撮像素子を、撮像素子５は画像記録用撮像手段の撮像素子を、積算回路３３はコントラスト評価値演算手段および高周波コントラスト演算手段を、ＡＦ制御回路６６は焦点検出値演算手段，補正データ算出手段および第２の制御手段を、補正値メモリ７２はメモリを、コントラスト判定回路３６およびコントラスト比較判定回路３７は判断手段を、表示装置１００は表示手段を、ファインダスクリーン４，ペンタプリズム６，ホログラム７，反射板１２およびファインダ接眼レンズ９は観察光学系をそれぞれ構成する。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明によるカメラの一実施の形態を示す図であり、一眼レフレックス方式デジタルスチルカメラ１の焦点検出関係の概略構成を示す図である。
【図２】焦点検出装置６１の構成を示す斜視図である。
【図３】ラインセンサ６５ａ，６５ｂによる出力信号例を示す図である。
【図４】カメラ１の制御系を説明するブロック図である。
【図５】撮影レンズ２に設けられたフォーカスレンズの位置とコントラスト評価値との関係を示す図である。
【図６】コントラスト方式による合焦動作を説明する図であり、（ａ）に第１の例を、（ｂ）に第２の例を示す。
【図７】デフォーカス量を説明する図であり、（ａ）はレンズ位置とコントラスト評価値Ｃとの関係を示し、（ｂ）はレンズ位置とデフォーカス量Ｄとの関係を示したものである。
【図８】経時変化が有る場合のデフォーカス量を説明する図である。
【図９】撮像データを所定回数取得する毎に検出データを取得する場合の、デフォーカス量を説明する図である。
【図１０】コントラスト比較判定回路３７を設けた場合のブロック図である。
【図１１】撮像素子８の撮像データに基づいて表示装置１００に被写体画像を表示するカメラのブロック図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  カメラ
２  撮影レンズ
３  メインミラー
４  ファインダスクリーン
５，８  撮像素子
６  ペンタプリズム
７  ホログラム
９  ファインダ接眼レンズ
２７  レンズ駆動装置
２８  コントローラ
３２，７３  バンドパスフィルタ
３３，７４  積算回路
３４，６６  ＡＦ制御回路
３５  補正値書き換え回路
３６  コントラスト判定回路
３７  コントラスト比較判定回路
６０  サブミラー
６１  焦点検出装置
６５  ＡＦセンサ
１００  表示装置
【図１】
2006146031.tif 000003
【図２】
2006146031.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006146031.tif 000006
【図５】
2006146031.tif 000007
【図６】
2006146031.tif 000008
【図７】
2006146031.tif 000009
【図８】
2006146031.tif 000010
【図９】
2006146031.tif 000011
【図１０】
2006146031.tif 000012
【図１１】
2006146031.tif 000013